Elettrofisiologia e il rischio elettrico: sicurezza e protezione

Elettrofisiologia e Sicurezza Elettrica

La sicurezza elettrica: prendiamo le
giuste distanze ...

Gli effetti della corrente elettrica sul corpo umanoIl corpo umano
Il corpo umano è un conduttore che offre resistenza al
passaggio di corrente: minore è la sua resistenza, maggiore
è
l'intensità
della
corrente che circola nell'organismo
quando il corpo è sottoposto a una tensione elettrica
R. CORPO
UMANO
+
R. CONTATTO
+
=
RESISTENZA
TOTALE
R. SUOLE
R. PIANO
di CALPESTIO
+
R. CONTATTO
con il SUOLO

Effetti della Corrente Elettrica

Corrente Elettrica e Conduttori

1) GLI EFFETTI DELLA CORRENTE ELETTRICA
SE A UN CONDUTTORE SOLIDO (METALLO) SI APPLICA UNA
D.D.P. COSTANTE NEL CONDUTTORE SI GENERA UN FLUSSO
ORDINATO
DI
CARICHE
ELETTRICHE
NEGATIVE
(ELETTRONI) DENOMINATO CORRENTE ELETTRICA.
SE L'INTENSITA' DELLA CORRENTE i ASSUME VALORE
COSTANTE SI PARLA DI CORRENTE CONTINUA
i=Q/4t
Si ricordi che per convenzione il verso della corrente
elettrica è opposto a quello delle cariche negative.

Prima Legge di Ohm

PRIMA LEGGE DI OHM
AV=i.R
La d.d.p. e l'intensità di corrente nel metallo sono legate tra
loro dalla Prima legge di Ohm, in cui la costante di
proporzionalità R è la resistenza elettrica del conduttore.
La d.d.p. (AV) si misura in V
L'intensità di corrente (i) si misura in A
La resistenza si misura in Q
Per un fissato valore di AV l'intensità di corrente è tanto
minore quanto maggiore è la resistenza del conduttore e
viceversa

Corrente nei Liquidi e Gas

CORRENTE NEI LIQUIDI O GAS
Una corrente può fluire non solo in un solido, ma anche in
un liquido (soluzione elettrolitica) o in un gas: mentre in un
metallo si ha movimento solo di cariche negative, in un
liquido o in un gas contribuiscono alla corrente anche le
cariche positive (ioni).
Ampiezza della
Corrente [Ampere]
Tensione [Volt]
Potenza [Watt]

Corrente Alternata

CORRENTE ALTERNATA
20 ms = 50 hZ
Tempo
Se la d.d.p. applicata ai capi del conduttore non è costante ma varia
sinusoidalmente nel tempo, anche l'intensità di corrente varia
sinusoidalmente: si dice che la corrente è alternata e gli elettroni
«oscillano» con una certa frequenza, che nel caso della corrente
alternata
prodotta industrialmente nelle centrali elettriche
e
immessa nella rete elettrica vale 50 Hz. In caso di intensità o
tensioni variabili sinusoidalmente da istante a istante ci si riferisce
a valori medi detti VALORI EFFICACI.

Corrente e Corpo Umano

Elettrofisiologia e Soglia di Eccitabilità

I fenomeni elettrici inerenti il corpo umano e l'analisi degli effetti su di esso provocati
da una corrente elettrica esterna sono studiati da una disciplina scientifica denominata
elettrofisiologia. I segnali elettrici connessi con l'attività biologica del corpo umano
controllano il funzionamento dei suoi vari organi; essi vengono trasmessi dai neuroni del
sistema nervoso. Uno stimolo elettrico esterno, provocato da un contatto tra una
persona ed una parte in tensione di un impianto elettrico, riesce ad interferire con il
normale funzionamento elettrico del corpo umano se è in grado di produrre, nella zona
di contatto con il corpo, un passaggio di corrente elettrica la cui intensità e durata siano
superiori ad una soglia che prende il nome di soglia di eccitabilità. Stimoli elettrici
esterni che superano la sopra indicata soglia possono influire significativamente sulle
funzioni vitali e risultare pericolosi o anche mortali.

Frequenza della Corrente e Pericolosità

CORRENTE E CORPO UMANO
Correnti di elevata frequenza sono meglio sopportate di quelle a bassa frequenza; la
corrente continua però (corrente a frequenza zero) è meno pericolosa di quella
alternata a bassa frequenza (per esempio a 50 Hz), a causa di un fenomeno che avviene
nella cellula sottoposta ad uno stimolo elettrico continuo detto di "accomodazione": in
presenza di uno stimolo ininterrotto la cellula si adatta alla nuova situazione aumentando
la sua soglia di eccitabilità e, quindi, riducendo il pericolo. Poiché il valore di corrente
percepibile da una persona dipende da molti fattori e non è facile determinarne i valori,
per stabilire quali sono i valori minimi di corrente che superano la soglia di percezione
da parte di una persona si ricorre a criteri statistici e/o a metodi sperimentali.

Effetti della Corrente sul Corpo

EFFETTI DELLA CORRENTE
EFFETTO TERMICO
( EFFETTO JOULE)
IL CORPO ATTRAVERSATO
DALLA CORRENTE SI RISCALDA
EFFETTO MAGNETICO
UNA CORRENTE ELETTRICA GENERA
NELLO SPAZIO UN CAMPO MAGNETICO

Effetti Chimici e Biologici

EFFETTI DELLA CORRENTE
EFFETTO CHIMICO
SOTTO APPROPRIATE CONDIZIONI,
L'ENERGIA ELETTRICA ASSOCIATA ALLA
CORRENTE SI TRASFORMA IN ENERGIA CHIMICA
(ACCUMULATORE) O VICEVERSA
EFFETTO BIOLOGICO
1
UNA CORRENTE ELETTRICA
CHE FLUISCE IN UN ORGANISMO
VIVENTE PUO' INTERFERIRE CON
LE FUNZIONI VITALI, ARRIVANDO
A PRODURRE ANCHE LA MORTE
-FOLGORAZIONE
-ELETTROCUZIONE O
SHOCK ELETTRICO

Variabili Fisiologiche e Ambientali

Il corpo umano
VARIABILI
AMBIENTALI
TENSIONE DI CONTATTO
NATURA DELLA CORRENTE
DURATA DEL CONTATTO
VARIABILI
FISIOLOGICHE
· tipo di calzature
· percorso della
corrente
· piano di calpestio
· stato della pelle
· masse metalliche
R. CORPO
UMANO
+
R. CONTATTO
+
=
RESISTENZA
TOTALE
R. SUOLE
+
R. PIANO
di CALPESTIO
+
R. CONTATTO
con il SUOLO
· superficie di
contatto
· presenza di
umidità
· pressione del
contatto
· alcool nel sangue

Tipi di Contatto Elettrico

Tipi di contatto elettrico
Contatto tra conduttori: il
corpo diventa l'utilizzatore"
Contatto verso terra: il corpo
diventa "il dispersore"
4
TERRA

Rischio Elettrico

Contatto Diretto e Indiretto

RISCHIO ELETTRICO
Si parla di rischio elettrico in relazione alla
probabilità che si produca un evento
dannoso a seguito di un contatto fisico con
elementi sotto tensione.
Contatto diretto
Contatto con elementi che
sono progettati per essere
ordinariamente
sotto tensione
Contatto indiretto
Se l'elettrocuzione avviene
per contatto con elementi che
di solito
non sono sotto tensione ma che
tali risultano per guasti
o per riduzione dell'isolamento

Dati Statistici sugli Infortuni

DATI STATISTICI
Secondo L'Istat avvengono ogni anno 400
infortuni mortali per elettrocuzione.
Dei 4 milioni di incidenti domestici annui,
circa 240 mila sono di origine elettrica.
In ambito domestico la maggior parte degli
infortuni avviene in bagno.
In ambito lavorativo sono i cantieri edili a
registrare una elevata percentuale di
infortuni elettrici ( Betoniera, uso apparecchi
portatili, contatto con linee elettriche
aeree ... )

Effetti dell'Elettricità sul Corpo Umano

Struttura Cellulare e D.D.P.

EFFETTI DELL'ETTRICITA' SUL CORPO UMANO
Percorso
8
Gli effetti dell'elettricità sul corpo umano
3
STRUTTURA CELLULARE E D.D.P. La
struttura cellulare (FIGURA 1) pre-
vede che esista una d.d.p. tra inter-
no (a potenziale inferiore) ed ester-
no, pari a circa 70 mV, valore non
trascurabile rispetto alle piccole
dimensioni della cellula stessa: tale
d.d.p. permette l'espulsione degli
ioni sodio e l'ingresso nella cellula
degli ioni potassio. Al processo di
pompaggio biochimico che si viene
in questo modo a creare ci si riferi-
sce con il termine di pompa meta-
bolica. La membrana cellulare può
quindi essere schematizzata come
un condensatore.
reticolo
poro nucleare
endoplasmatico
ruvido
nucleolo
ribosoma
membrana nucleare
apparato d Co.
centrolo
citoplasma
reticolo
endoplasmatico
liscio
membrana plasnao
mitocondrio
IN FIGURA 1 Schema
della struttura
cellulare animale.
Non essendo perfettamente isolante, attraverso di essa avviene il transito di un
certo numero di ioni: alla membrana è dunque associabile un valore non solo
di capacità, ma anche di resistenza elettrica.
L'applicazione di una differenza di potenziale di durata e ampiezza opportune
determina un'inversione delle polarità di tale condensatore, con andamento
oscillante smorzato; l'andamento del potenziale, anche detto potenziale d'azio-
ne, è rappresentativo dello stato di eccitazione della cellula.
L'ampiezza dello stimolo in grado di eccitare la cellula è tanto maggiore quan-
to minore è la sua durata. Se si considera una corrente alternata come un
susseguirsi di impulsi, si deduce che una corrente ad alta frequenza è meno
pericolosa rispetto a una a bassa frequenza. Infatti, al crescere della frequenza,
e dunque al diminuire del periodo, aumenta l'intensità dello stimolo necessario
per produrre l'eccitamento della cellula: in una corrente ad alta frequenza la
durata dello stimolo è talmente breve che la corrente non influisce praticamen-
te sullo stato della cellula. Inoltre, ad alta frequenza la corrente tende a passare
lungo la pelle (effetto pelle) del soggetto che si infortuna: è dunque la pelle, piut-
tosto che gli organi vitali interni, a essere interessata dai danni provocati dal
passaggio della corrente elettrica. Per questa ragione, a parità di condizioni,
le correnti ad alta frequenza rappresentano un pericolo minore: il campo
di frequenze 50 - 100 Hz è quello a cui corrisponde la maggiore pericolosità.
Tra
pos
.
Gli effetti della corrente elettrica sul corpo umano, che è un discreto con-
duttore essendo in gran parte composto da una soluzione salina, sono studiati
nell'ambito dell'elettrofisiologia.

Tetanizzazione e Corrente di Rilascio

EFFETTI DEL PASSAGGIO DI CORRENTE
1)TETANIZZAZIONE
Determina la contrazione dei muscoli interessati
al passaggio della corrente a seguito della quale
risulta difficile staccarsi dalla parte in tensione:
c'è quindi il rischio che il contatto si prolunghi
con un aumento del danno per l'organismo.
CORRENTE DI RILASCIO: massimo valore di
intensità di corrente al di là del quale una persona
non è più in grado di staccarsi dalla sorgente
elettrica. In media vale tra 10 mA e 15 mA alla
frequenza di 50 Hz.

Arresto della Respirazione

EFFETTI DEL PASSAGGIO DI CORRENTE
2)ARRESTO
RESPIRAZIONE
DELLA
Conseguente alla paralisi dei centri nervosi che
controllano la respirazione. Se la corrente elettrica
attraversa i muscoli che permettono il movimento dei
polmoni viene alterato il normale funzionamento del
sistema respiratorio e il soggetto rischia la morte per
soffocamento o traumi dovuti all'asfissia.
In questi casi il cervello privato di ossigenazione (
anossia) per tempi superiori a qualche minuto comincia
a subire danni irreversibili. E' necessario prestare
soccorso in tempi rapidi anche tramite respirazione
artificiale.

Fibrillazione Ventricolare

EFFETTI DEL PASSAGGIO DI CORRENTE
3)FIBRILLAZIONE
VENTRICOLARE
Rappresenta l'effetto più pericoloso; le correnti provenienti
dall'esterno si sovrappongono a quelle fisiologiche che
normalmente regolano il ritmo di contrazione (sistole) e
rilassamento ( diastole) dell'organo. I muscoli cardiaci (
fibrille) non si contraggono più in modo coordinato e il cuore
entra in fibrillazione perdendo la capacità di pompare il
sangue nell'organismo. Il normale funzionamento del cuore
può essere rispristinato sottoponendo l'organo ad una
violenta scarica elettrica per ristabilire la sincronia delle
contrazioni muscolari: tale scarica si applica tramite gli
elettrodi del defibrillatore. Ogni individuo reagisce in modo
diverso al passaggio della corrente pertanto l'intensità di
corrente necessaria per innescare la fibrillazione varia da caso
a caso.